Обобщающий интегрированный урок
(химия + физика)
по теме: «Электролиз»
Подготовили:
учитель химии, высшей категории ,
учитель физики первой категории .
Цели урока:
-Проверка, корректировка и углубление знаний учащихся по теме «Электролиз» через эксперимент и решение задач.
-Формирование навыков техники выполнения эксперимента, умения решать расчетные и качественные задачи, составлять химические реакции, протекающие при электролизе растворов и расплавов электролитов.
-Воспитание самостоятельности, организованности, развитие творческих способностей, логического мышления, внимания, памяти.
Оборудование: документкамера, источник питания на 5 В, раствор сульфата меди (II), приборы для проведения электролиза(6 шт), лабораторные амперметры(3 шт) ,электронные весы, ключи, реостаты, соединительные провода, часы, лабораторные стаканы, зажимы, ноутбуки(6шт), интерактивная доска, карточки с лабораторными, текстами задач.
Ход урока:
I. Организационный этап. (1 минута)
Учитель химии: Здравствуйте, на прошлом уроке мы рассмотрели теоретически процессы, проходящие при электролизе. Ребята, сегодня мы закрепим и обобщим знания и практические умения по данной теме, не совсем обычно. Мы проведем интегрированный урок химии с физикой.
Учитель физики: Физика и химия – необыкновенные науки. Их законы универсальны. Они с успехом объясняют свойства кристаллов и живых клеток, помогают производить стыковку космических кораблей и выполнять сложнейшие операции. Сегодня мы рассмотрим связь между физикой и химией на примере одного процесса.
Учитель химии: Работу на уроке будем проводить по группам. 1 ряд-группа «Физики-экспериментаторы», 2 ряд группа «Теоретики», 3 ряд-«Химики-экспериментаторы».Будьте внимательны, активны, организованны. Оценку за практическое занятие вы получите итоговую, основными показателями качества вашей работы будут четкость и глубина ответов, аккуратность выполнения эксперимента, правильное решение задач, выполнение домашнего задания.
II. Актуализация опорных знаний. Фронтальный опрос.(13минут)
Учитель физики: Начнём с эксперимента, который проведёт (ученик).
Демонстрация: Собирается схема (источник тока, лампа, угольные стержни, соединительные провода, 2 стакана один с водой, другой с солью, стеклянная палочка)
Соединим с источником тока последовательно лампочку и стакан с дистиллированной водой, в который опущено два угольных электрода. Замкнув цепь, мы видим, что лампа не горит, значит ток в цепи отсутствует. Теперь возьмем стакан с поваренной солью, добавим воды, слегка перемешав, замкнём цепь. Обнаруживаем, что лампа, включенная в цепь, светиться.
Вопросы: Выводы по наблюдениям делают учащиеся:
- сухая соль не проводит ток, так как нет свободных зарядов;
- дистиллированная вода – то же, а растворы солей, кислот и щелочей – проводят, так как есть свободные заряды.
Опрос проводит ученик.
1. Что называется электрическим током? ( направленное движение заряженных частиц)
2.На какие группы делятся все вещества по способности проводить электрический ток? (проводники, полупроводники, диэлектрики)
3. В каких средах может идти ток? ( в проводниках, полупроводниках Проводники: 1. твердые – все металлы; 2. жидкие – растворы солей, кислот, щелочей; 3. газообразные – газы при особых условиях.)
4. Что является носителями зарядов в этих проводниках?
( положительные и отрицательные ионы и электроны)
5. Как называется этот процесс? (Электролитическая диссоциация – это распад веществ на ионы в растворах и расплавах. Обратный процесс называется рекомбинацией).
Вывод ученика: При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит распад молекул электролитов на ионы.
Учитель химии:
1.Ребята, что мы будем наблюдать, если через раствор или расплав пропустить постоянный электрический ток? (электролиз)
2. Дайте определение электролиза? (Электролиз – это процесс выделения на электродах веществ, связанный с окислительно – восстановительными реакциями.)
3. Назовите два вида электролиза? ( в растворах и в расплавах)
4. Процессы окисления и восстановления на электродах протекают в определённой последовательности. Давайте вспомним, каким образом восстанавливаются металлы из растворов? (существует 3 группы металлов в ряду напряжений металлов…..)
Выполним задание на интерактивной доске
5. Возьми (___________) карандаш, и выбери из папки с металлами те, которые полностью восстанавливаются…………….)
6. Вспомним окисление аниовов………….
Учитель физики: Мы выяснили, какие металлы полностью восстанавливаются при электролизе. В прошлом году, при изучении темы «Электрический ток в различных средах», мы решали задачи на применение физического закона, с помощью которого можно определять массу веществ, выделявшихся на электродах Что это за закон? (закон Фарадея)
Сформулируйте закон Фарадея?
(1 закон Фарадея был открыт экспериментально в 1833году.
m= k лQ - масса вещества, выделившаяся при электролизе на каждом из электродов, пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит.
k - электрохимический эквивалент (кг \ Кл)
Q – количество электричества (Кл)
2 закон Фарадея
Электрохимический эквивалент прямо
пропорционален химическому.
M- Молярная масса ( Г \ моль)
n - Валентность
F- Число Фарадея F= 95500 Кл \ моль
III. Практическая часть.(15 минут).
Учитель физики: Хорошо, а теперь приступим к практической части. Работа в группах. Физики-практики и химики - практики приступают к выполнению лабораторных работ (по плану который найдут у себя на столе) и предварительно ознакомившись с инструкцией по технике безопасности, а теоретики, внимание на экран.
Фильм-задачка (видео):
Для защиты металлических изделий от коррозии на их поверхность наносят тончайший слой другого металла: хрома, серебра, золота, никеля и т. д. При нанесении покрытий на металл электролизом изделия получаются ровными по толщине и прочными. Внимание вопрос. Рассчитайте массу серебра которая образуется при электролизе водного раствора нитрата серебра с графитовыми электродами на аноде, если выделился кислород массой 6 г.
Учитель физики: Как будем решать поставленную перед нами задачу? (составим химические схемы процесса и из уравнения найдём массу серебра, другой ученик - используем закон Фарадея). Оба варианта верны: (…………) выдут к доске и напишите каждый своё решение, остальные работают самостоятельно
Решение 1. (химическое) Составим схемы электродных процессов электролиза:
Суммарный процесс:
Из суммарного уравнения видно, что при образовании 1 моль кислорода выделяется 4 моль серебра, т. е. m(Ag0) =4n(O2) = 4*6/32 = 0,75(моль). m(Ag0) = 0,75* 108 = 81(г) | Решение 2. (физическое) Из объединенной формулы законов Фарадея масса выделившегося вещества равна: m = Q*M / z *F гдеQ - количество электричества, пропущенного через электролизер; М - молярная масса выделившегося вещества; F - постоянная Фарадея, равная 96 500 Кл/моль; z - число электронов, участвующих в электродном процессе. Преобразовав формулу, получаем: Q = m*z*F/M; Q = 6*4*96 500/32 = 723,75 (Kл). Такое же количество электричества было затрачено на выделение серебра. Следовательно, масса выделившегося серебра равна: m = 72 375 *108/1*96 500 = 81 (г). |
4 на катоде: Ag+ + e - Ag0
1 на аноде: 2H2O O2 + 4H+ + 4e-
4Ag+ + 2H2O 4Ag + O2 + 4H+- Задача 2. На заводе был подвергнут электролизу раствор, содержащий 468 кг хлорида натрия. Полученные газы были использованы для синтеза хлороводорода. Образовавшийся хлороводород растворили в 708 л воды. Рассчитайте массовую долю хлороводорода в полученной соляной кислоте.
- Задача 3. Для серебрения ложек ток 1,8А пропускался через раствор соли серебра в течении 5ч. Катодом служит 12 ложек, каждая из которых имеет площадь поверхности 50 см^2. Какой толщины слой серебра отложился на ложках?
IV. Физкультминутка.
(Зрительная гимнастика по Базарову)
V. Анализ практической части.(5 минут)
Учитель физики: Итак, при электролизе на катодах происходит выделение вещества. От чего зависит масса этого вещества, вы устанавливали выполняя лабораторные работы. Что же у вас получилась?
Поочередно спрашивает результат, полученный каждой группой при выполнении эксперимента. Затем включаем микрокамеру (наблюдаем слой меди на угольном стержне) и учащиеся делают и записывают общий вывод в тетрадь: масса вещества выделяемого на электродах зависит от напряжения, концентрации раствора, расстояния между электродами, площади электродов.
Учитель химии: Химики-экспериментаторы проводили окислительно-восстановительные реакции. Ваши результаты. Спасибо.
Учитель химии: Любое научное открытие или вывод интересен только тогда, когда находи практическое применение. О том, где нашел свое применение Электролиз, вы выясняли самостоятельно, в качестве домашнего задания. Проверим его.
Учащиеся выступают по приготовленным слайдам в презентации.
Учитель физики: Вы экспериментально подтвердили, что с помощью электролиза можно получать разные вещества, в частности, медь. В промышленности электролизом получают и другие металлы, например алюминий. Давайте посмотрим, фрагмент фильма, который смонтировал ваш одноклассник.
VI. Получение алюминия.(фильм) (2 минут)
VII. Итоги урока. ( сначала это делают учащиеся, а затем учитель)
Учитель химии: Итак, ребята, давайте вспомним, чем сегодня мы занимались на уроке?
1. расширили свой научно-технический кругозор, изучая тему «Электролиз»;
2. увидели тесную связь физики с химией и с производством.
Учитель физики: Сегодня на уроке мы использовали различные подходы к процессу изучения электролиза, как с точки зрения физики, так и с точки зрения химии. В результате нашей творческой работы каждый из нас познал радость открытия, чувства взаимного обогащения друг друга. А обмен информацией в ходе урока привёл к пониманию и познанию.
Выставляются оценки ученикам за активную работу на уроке.
Домашнее задание: на отдельных листочках, на партах учащихся.
